RU2458278C1

RU2458278C1 - Pipeline connection device

Info

Publication number: RU2458278C1
Application number: RU2011123111/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Медведев (RU); Николай Иванович Медведев; Татьяна Николаевна Швец (RU); Татьяна Николаевна Швец; Александр Васильевич Корниенко (RU); Александр Васильевич Корниенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-08-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: pipeline connection device includes the joint stationary housing and replaceable housing, with valves with sealing elements arranged in them and installed in grooves of valves, and tightening nut arranged on replaceable housing. In grooves oh valves of stationary housing and replaceable housing there made are through holes connecting internal cavities of grooves to inner cavity of joint stationary housing and replaceable housing; number and size of the above holes is determined from the ratio:

where S₀ - total surface area of holes, S_passage - passage area.

EFFECT: avoiding the pressing-out of sealing elements installed on valves in sealing grooves.

4 dwg

Description

Изобретение относится к космической технике, в частности к агрегатам гидравлических систем, и может использоваться в машиностроении.The invention relates to space technology, in particular to units of hydraulic systems, and can be used in mechanical engineering.

Известно устройство для соединения трубопроводов (патент RU 2163989 C1, F16L 37/28), включающее в себя стационарный корпус с резьбой и сменный корпус с нажимной гайкой и установленными в корпусах штуцерами. В каждом штуцере закреплены клапаны, имеющие канавки с установленными в них уплотнительными элементами, выполненными в виде резиновых колец круглого сечения. Недостатком данной конструкции является то, что под действием давления при срабатывании происходит выдавливание уплотнительных элементов из канавок.A device for connecting pipelines is known (patent RU 2163989 C1, F16L 37/28), which includes a stationary housing with a thread and a removable housing with a pressure nut and fittings installed in the housings. In each fitting, valves are fixed, having grooves with sealing elements installed in them, made in the form of rubber rings of circular cross section. The disadvantage of this design is that under pressure when triggered, the sealing elements are extruded from the grooves.

Наиболее близким техническим решением является устройство для соединения трубопроводов (патент RU 2155293 С2, F16L 37/28), включающее в себя стационарный и сменный корпуса, в которых имеются подпружиненные клапаны с установленными в канавках уплотнительными элементами. Недостатком данной конструкции является то, что под действием давления при срабатывании происходит выдавливание уплотнительных элементов из канавок.The closest technical solution is a device for connecting pipelines (patent RU 2155293 C2, F16L 37/28), which includes stationary and replaceable housings, in which there are spring-loaded valves with sealing elements installed in the grooves. The disadvantage of this design is that under pressure when triggered, the sealing elements are extruded from the grooves.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является исключение выдавливания уплотнительных элементов, установленных на клапанах в уплотнительных канавках.The technical result of the proposed design is the exclusion of extrusion of the sealing elements mounted on the valves in the sealing grooves.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для соединения трубопроводов, содержащем стыкуемые стационарный корпус и сменный корпус с размещенными в них клапанами с уплотнительными элементами, установленными в канавки клапанов, стягивающую гайку, размещенную на сменном корпусе, в канавках клапанов стационарного корпуса и сменного корпуса выполнены соединяющие внутренние подлости канавок с внутренней полостью состыкованных стационарного корпуса и сменного корпуса сквозные отверстия, количество и размер которых определяется из соотношения:The essence of the invention lies in the fact that in a device for connecting pipelines containing abutting stationary housing and a replaceable housing with valves placed therein with sealing elements installed in the grooves of the valves, a tightening nut located on the replaceable housing in the grooves of the valves of the stationary housing and replaceable housing through holes are made connecting the internal meannesses of the grooves with the internal cavity of the docked stationary housing and the removable housing, the number and size of which are determined etsya from the relationship:

где S₀ - суммарная площадь отверстийwhere S ₀ is the total area of the holes

S_пр - площадь проходного сечения. Сущность изобретения поясняется чертежами.S _CR - the area of the bore. The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображено устройство для соединения трубопроводов в состыкованном положении.Figure 1 shows a device for connecting pipelines in a docked position.

На фиг.2 изображен выносной элемент А, поясняющий возникающие действия при состыковке сменного и стационарного корпусов, в канавках клапанов которых отсутствуют отверстия.Figure 2 shows the remote element A, explaining the actions that occur when joining the removable and stationary housings, in the valve grooves of which there are no holes.

На фиг.3 и 4 изображен выносной элемент А, поясняющий возникающие действия при состыковке сменного и стационарного корпусов, в канавках клапанов которых имеются отверстия.Figures 3 and 4 show a remote element A explaining the occurring actions when docking the interchangeable and stationary housings, in the valve grooves of which there are openings.

Устройство для соединения трубопроводов состоит из корпуса стационарного 1 с установленным в нем неподвижным клапаном 2 и подпружиненной втулкой 3, корпуса сменного 4 с установленным в нем подпружиненным клапаном 5 и установленной на его наружной поверхности стягивающей гайкой 6, имеющей возможность вращения относительно корпуса сменного 4 без осевого перемещения.A device for connecting pipelines consists of a stationary body 1 with a fixed valve 2 installed in it and a spring-loaded sleeve 3, a replaceable housing 4 with a spring-loaded valve 5 installed in it and a tightening nut 6 mounted on its outer surface, which can rotate relative to the replaceable housing 4 without axial displacement.

На цилиндрической поверхности 7 подпружиненной втулки 3 установлен уплотнительный элемент 8, с которым взаимодействует поверхность 9 стационарного корпуса, а на торцевой поверхности 10 установлен уплотнительный элемент 11, с которым взаимодействует седло 12 сменного корпуса.A sealing element 8 is installed on the cylindrical surface 7 of the spring-loaded sleeve 3, with which the surface 9 of the stationary housing interacts, and on the end surface 10, a sealing element 11 is installed, with which the saddle 12 of the replaceable housing interacts.

На конусообразной поверхности 13 неподвижного клапана 2 выполнена канавка 14, имеющая сквозное отверстие 15, соединяющее внутреннюю полость канавки 14 с внутренней полостью состыкованных стационарного и сменного корпусов 1 и 4, с установленным уплотнительным элементом 16 в виде резинового кольца.On the cone-shaped surface 13 of the fixed valve 2, a groove 14 is made, having a through hole 15 connecting the internal cavity of the groove 14 with the internal cavity of the stationary and replaceable housings 1 and 4, with the installed sealing element 16 in the form of a rubber ring.

На конусообразной поверхности 17 подвижного клапана 5 выполнена канавка 18, имеющая сквозное отверстие 19, соединяющее внутреннюю полость канавки 18 с внутренней полостью состыкованных корпусов 1 и 4, с установленным уплотнительным элементом 20 в виде резинового кольца.On the cone-shaped surface 17 of the movable valve 5, a groove 18 is made having a through hole 19 connecting the internal cavity of the groove 18 with the internal cavity of the joined bodies 1 and 4, with the installed sealing element 20 in the form of a rubber ring.

На цилиндрической поверхности 21 сменного корпуса 4 установлен уплотнительный элемент 22, с которым взаимодействует поверхность 9 стационарного корпуса 1, а на торцевой поверхности 23 имеется седло 12 сменного корпуса 4, с которым взаимодействует уплотнительный элемент 11 стационарного корпуса 1.A sealing element 22 is installed on the cylindrical surface 21 of the replaceable housing 4, with which the surface 9 of the stationary housing 1 interacts, and on the end surface 23 there is a saddle 12 of the replaceable housing 4, with which the sealing element 11 of the stationary housing 1 interacts.

Соединение трубопроводов осуществляется следующим образом.The connection of pipelines is as follows.

Вращают стягивающую гайку 6, перемещая сменный корпус 4 внутрь стационарного корпуса 1, при этом происходит стыковка торцевой поверхности 23 сменного корпуса 4 с торцевой поверхностью 10 подпружиненной втулки 3 стационарного корпуса 1, а седло 12 сменного корпуса 4 деформирует уплотнительный элемент 11 подпружиненной втулки 3 стационарного корпуса 1, тем самым герметизирует стык.The tightening nut 6 is rotated by moving the replaceable housing 4 inside the stationary housing 1, while the end surface 23 of the replaceable housing 4 is docked with the end surface 10 of the spring sleeve 3 of the stationary housing 1, and the seat 12 of the replaceable housing 4 deforms the sealing element 11 of the spring sleeve 3 of the stationary housing 1, thereby sealing the joint.

При дальнейшем перемещении сменного корпуса 4 внутрь стационарного корпуса 1 торец неподвижного клапана 2 упирается в торец подпружиненного клапана 5, отжимая его, при этом происходит открытие магистрали устройства для соединения трубопроводов, образуя зазор К. При полном открытии магистрали зазор К образует проходное сечение соединения трубопроводов S_пр=dy, где S_пр - площадь проходного сечения. Поток рабочего тела, движущегося под давлением Р_раб, стремится выдавить резиновое кольцо 16 из канавки 14, так как со стороны выхода давление Р=0. Сила прижатия резинового кольца F₁ равна упругой силе кольца F_ynp. Рабочее давление Р_раб действует на резиновое кольцо (фиг.2) с силой F₂, которая рассчитывается по формуле F₂=P_раб·S-F_упр, где S - площадь резинового кольца. Значение действующей силы F₂ превышает значение силы F₁ что ведет к выдавливанию резинового кольца 16 из канавки 14 в зазор К (фиг.2), а при увеличении зазора К происходит вылет резинового кольца 16 из канавки 14. Выдавливание резинового кольца в зазор К при рабочем давлении происходит тем интенсивнее, чем больше величина зазора К и чем меньше твердость резины уплотнительного элемента. Чтобы устранить эффект выдавливания резинового кольца из канавки, нужно выполнить следующее условие сил: F₁≥F₂. Для этого выполняется сквозное отверстие 15 (возможно несколько) и тогда значение действующей силы F2 уменьшается, так как резиновое кольцо 16 приподнимается, образуя зазор Л (фиг.3), поток рабочего тела под давлением Р_раб проходит через зазор Л и частично выходит через сквозное отверстие 15, что уменьшает давление Р_раб и уменьшает силу F2, при этом, чем больше площадь сквозных отверстий, тем сила F₂ меньше, и если площадь сквозных отверстий равна площади проходного сечения, то сила F₂=0. Задача сквозных отверстий 15 и 19 уменьшить силу F₂ до величины, равной упругой силе резинового кольца. Под действием упругой силы F_yпp резиновое кольцо возвращается в исходное положение, образуя зазор К между кольцами и состыкованными корпусами, происходит выравнивание давлений на входе и выходе устройства Р=Р_раб. Аналогично для уплотнительного элемента 20, установленного на конусообразной поверхности 17 подвижного клапана 5 с канавкой 18 выполняется сквозное отверстие 19 (возможно несколько отверстий). Подбор площади сквозных отверстий и их количество осуществляется по соотношению

With the further movement of the replaceable housing 4 inside the stationary housing 1, the end of the stationary valve 2 abuts against the end of the spring-loaded valve 5, squeezing it, while the main line of the device for connecting the pipelines opens, forming a gap K. When the main is fully opened, the gap K forms a passage section of the piping connection S _pr = dy, where S _pr - flow area. The flow of the working fluid moving under pressure P _slave tends to squeeze the rubber ring 16 out of groove 14, since the pressure P = 0 from the outlet side. The pressing force of the rubber ring F ₁ is equal to the elastic force of the ring F _ynp . The working pressure P _slave acts on the rubber ring (figure 2) with a force of F ₂ , which is calculated by the formula F ₂ = P _slave · SF _control , where S is the area of the rubber ring. The value of the acting force F ₂ exceeds the value of the force F _1, which leads to extrusion of the rubber ring 16 from the groove 14 into the gap K (Fig. 2), and when the gap K increases, the rubber ring 16 takes off from the groove 14. The rubber ring extrudes into the gap K at the working pressure occurs the more intensively, the larger the gap K and the lower the rubber hardness of the sealing element. To eliminate the effect of extruding the rubber ring from the groove, the following condition of forces must be fulfilled: F ₁ ≥F ₂ . To do this, a through hole 15 is made (possibly several) and then the value of the acting force F2 decreases, since the rubber ring 16 rises, forming a gap L (Fig. 3), the flow of the working fluid under pressure P _slave passes through the gap L and partially exits through the hole 15, which reduces the pressure P _slave and reduces the force F2, while the larger the area of the through holes, the smaller the force F ₂ , and if the area of the through holes is equal to the area of the passage, then the force F ₂ = 0. The task of the through

holes

15 and 19 is to reduce the force F ₂ to a value equal to the elastic force of the rubber ring. Under the action of the elastic force F _{ypr, the} rubber ring returns to its original position, forming a gap K between the rings and the docked bodies, pressure equalization occurs at the input and output of the device P = P _slave . Similarly, for the sealing element 20 mounted on the conical surface 17 of the movable valve 5 with a groove 18, a through hole 19 is made (several holes are possible). The selection of the area of the through holes and their number is carried out by the ratio

Таким образом, исключается выдавливание уплотнительных элементов из канавок клапанов силой, возникающей от действия давления при увеличении зазора во время срабатывания за счет выравнивания давлений во внутренних полостях канавок и полостью состыкованных корпусов соединяющими их отверстиями и за счет упругой силы уплотнительного элемента, выполненного в виде резинового кольца, удерживающей резиновое кольцо на месте. Это позволяет многократное использование устройства.Thus, the squeezing of the sealing elements from the valve grooves is excluded by the force arising from the action of pressure when the gap increases during operation due to pressure equalization in the internal cavities of the grooves and the cavity of the docked bodies connecting their holes and due to the elastic force of the sealing element made in the form of a rubber ring holding the rubber ring in place. This allows multiple use of the device.

Claims

A device for connecting pipelines, comprising a mating stationary housing and a replaceable housing with valves placed in them with sealing elements installed in the valve grooves, a tightening nut placed on the replaceable housing, in the grooves of the valves of the stationary housing and the replaceable housing, the connecting internal cavities of the grooves with the internal cavity are made docked through fixed housing and removable housing through holes, the number and size of which is determined from the ratio

where S ₀ is the total area of the holes;
S _pp - the area of the _bore .